Регулятор температуры термоэмиссионного прибора Советский патент 1982 года по МПК G05D23/19 

I

Изобретение относится к автоматическому регулированию тепловых процессов и может быть использовано, в частности, для регулирования температуры нагретых тел, эмиттирующих электроны в вакуумео

Известно устройство, в котором поддержание постоянства температуры объекта нагрева выше 1800°С осуществляется путем регулирования мощности нагрева 1 .

Точное регулирование температуры при этом возможно лишь в том случае, если на объект действуют возмущакщие воздействия, связанные только с колебанием напряжения сети и изменением сопротивления нагревателя. Влияние же других видов возмущающих факторов (как, например, изменение условий теплообмена объекта с окружающей средой) указанным устройством не компенсируются.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является

устройство, в котором контроль температуры производится по значению термоэлектронной эмиссии. Для этого датчик температуры выполнен в виде электрода, соединенного через нагрузочное сопротивление с положительным полюсом источника стабилизированного напряжения, отрицательный полюс которого соединен с объектом нагрева (в данном случае нагреватель печи). Если эмиттируюцая электроны

te поверхность объекта нагрева поликристаллическая или монокристаллическая и применяется высокий пакуум (обезгаживание и другие технологиISческие приемы), то ток эмиссии заьисит только от температуры объекта 2J.

Невыполнение перечисленных условий, а также переход от одного температурного режима на другой приво20дит к изменению работы выхода эмиттирующей поверхности, что может рас- , сматриваться к-чк возмущение по параметру, которое не компенсируется устройством и в значительной степени снижает точность поддержания постоянства температуры. Цель изобретения - повышение точности регулятора температурыо Поставленная цель достигается тем, что регулятор температуры термоэмиссионного прибора содержащий источник стабилизированного напряжения, к положителыюму полюсу которого подключен один j ывод электрода прибора, а к отрицательному один выход датчика тока эмиссии, а также по следовательно соединенные блок обратной связи и регулируемый источник напряжения, имеет подключенные . к выходу датчика тока эмиссии последовательно соединенные фильтр, логариЛмический усилитель и демодулятор л также генератор импульсов и модуллтор, вход которого соединен с управлякйцим входом демодулятора и с выходом генератора импульсов, причем выход демодулятора связан со входом блока обратной связи, а модулятор включен между другими вьшодами датчика тока эмиссии и электрода прибора с На фиг о 1 представлена блок-схема регулятора-, на фиг. 2 - временные диаграммы выходных напряжений. Регулятор содержит источник 1 стабилизированного напряжения, электрод 2, модулятор 3, датчик 4 тока эмиссии, генератор 5 импульсов, регу лируемый источник 6 напряжения, блок 7 обратной связи, демодулятор 8, фильтр 9 и логарифмический усилитель 10, объект нагрева il. Ла фиг о 2 приняты следуюаще обо начения: напряжение генератора 5 импульсов Ит , датчика 4 тока эмиссии -Ц), логарифмический усилитель 10 /( , фильтра 9 и демодулятора б Контроль температуры в устройстве производится на основании слег дующего принципа. Рассматривается система: эмиттирующая электроны поверхность объекта нагрев - электрод Указанную систему можно представить как эквивалентный диод с вакуумированным межэлектродным промажутком. Тогда наклон начального участк вольтамперной характеристики такого диода в логарифмическом масшта бе обратно пропорционален температуре эмиттирующей электроны поверхности. Регулятор работает следующим образом, С помощью источника 1 и модулятора 3, управляемого генератором 5, в цепи датчика 4 тока эмиссии создается пульсируюцщй ток эмиссии с объекта нагрева на электрод 2, амплитуда которого попеременно принимает значения 3 и о (фиг. 2), Причем параметры модулятора и величина управляющего напряжения Up выбирается так, чтобы максимальное значение тока эмиссии Uri соответствовало только начальному участку вольтамперной характеристики эквивалентного диода во всем диапазоне рабочих температур объекта нагрева. Выходной сигнал датчика 4 тока эмиссии UA усиливается логарифмическим усилителем 10 и в виде напряжения U поступает на фильтр 9 (в качестве последнего может использоваться, например, конденсатор), с помощью которого выделяется его переменная составляющая. Амплитуда выходного сигнала фильтра 9Upa, представляет собой разность логарифмов токов 3 и Зд и пропорциональна температуре объекта нагрева. Затем перем 2нный сигнал Upg с помощью демодулятора 8, управляемого генератором 5, преобразуется в постоянный и поступает на блок 7 в качестве сигнала ббратной связи. Таким образом, наличие в устройстве модулятора 3 логарифмического усилителя 10, фильтра 9 и демодулятора 8 позволяет производить контроль температуры по наклону начального участка вольтамперной характеристики промежутка эмиттирующая электроны поверхность объекта нагрева электрод. Такое техническое решение исключает влияние изменения работы вьйсода материала эмиттирующей поверхности на процесс регулирования и тем самым повышает точность поддержания постоянства температуры объекта нагрева. Формула изобретения . Регулятор температуры термоэмиссионного прибора, содержащий источник стабилизированного напряжения. к положительному полюсу которого подключен один вывод электрода прибора, а к отрицательному один вывод датчика тока эмиссии, а также последовательно соединенные блок об ратной связи и регулируемый-источни напряжения, отличающигЧс я тем, что, с целью повышения точности регулятора, он содержит подключенные к выходу датчика тока эмиссии последовательно соединенные фильтр, логарифмический усилитель и демодулятор, а также генератор им пульсов и модулятор, вход которого 8 С управляющим входом демосоединендулятора и с выходом генератора импульсов, причем выход демодулятора связан со входом блока обратной связи а модулятор включен меядау другими выводами датчика тока эмиссии и зле1ктрода прибора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельс- во СССР № 441553, кл. G 05 D 23/19, Ч72. 2,Авторское свидетельство СССР № 527839, кл. G 05 D 23/19, 1976 (прототип).

Ul

wi.l

Л

- t